3.电学实验的器材选择和电路设计 (1)电路结构 完整的实验电路包括三个部分:①测量电路.②控制电路.③电源. (2)思路 (3)方法 ①电表选择:为了减小电表读数引起的偶然误差.选择电表时应先估算待测电流或电压的最大值.同时要考虑电表间.电表与电源间的配置是否合理.测量时各电表的最大偏转量都应接近量程. ②分压.限流电路选择 在下列情况下应选择分压电路 1°实验要求待测电阻两端电压从零开始连续变化. 2°限流不能保证安全.即限流电路中的最小电流超过电表量程或用电器的额定电流.常见于变阻器全电阻远小于测量部分电阻的情况. 3°限流能保证安全.但变阻器调节过程中.电表读数变化不明显.不满足实验测量多组数据的要求.常见于变阻器全电阻远小于测量部分电阻的情况. 在限流.分压两种电路都满足实验要求时.由于限流电路结构简单.损耗的电功率小.应优先选用. ③滑动变阻器的粗调和微调. 在限流电路中.对测量电路而言.全电阻较大的变阻器起粗调作用.全电阻较小的变阻器起微调作用,在分压电路中.变阻器的粗.微调作用正好与限流电路相反. [典型分析] [例4] 如图5-8所示.水平桌面上固定着斜面体A.有小铁块B.斜面体的斜面是曲面.由其截面图可以看出曲线下端的切线是水平的.现提供的实验测量工具有:天平.直尺. 其它的实验器材可根据实验需要自选.现要设计一个实验.测出小铁块B自斜面顶端由静止下滑到底端的过程中.小铁块B克服摩擦力做的功.请回答下列问题: (1)除题中供给的器材处.还需要选用的器材是: . (2)简要说明实验中需要测量的物理量: . (3)写出实验结果的表达式(重力加速度g已知): . [例5] 用伏安法测量一个定值电阻的阻值.备用器材如下 : 待测电阻Rx 电流表A­1:(量程100A.内阻2kΩ) 电流表A2:(量程500A.内阻300Ω) 电压表V1: 电流表V­­2: 电源E:(电动势15V.允许最大电流1A) 滑动变阻器R: 电键S.导线若干 为了尽量减小实验误差.要求测多组数据. (1)电流表应选 .电压表应选 . (2)画出实验电路图. [变式] 用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值: 电源E.具有一定内阻.电动势约为9.0V, 电压表V1.量程为1.5V.内阻r1=750Ω, 电压表V­­2.量程为5V.内阻r­2=2500Ω, 滑线变阻器R.最大阻值约为100Ω, 单刀单掷开关S.导线若干. (1)测量中要求电压表的读数不小于其量程的.试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图(原理图中的元件要用题图中的相应的英文字母标注). (2)根据你所画的电路原理图在题给的实物图5-11上画出连线. (3)若电压表V1的读数用U1表示.电压表v2的读数用U2表示.则由已知量和测得量表示Rx的公式为Rx= . [例6] 为了测定电流表A1的内阻.采用如图5-14所示的电路.其中:A1是待测电流表.量程为300A.内阻约为100Ω,A2是标准电流表.量程为200A,R1是电阻箱.阻值范围是0-999.9Ω,R2是滑动变阻器,R3是保护电阻,E是电池组.电动势为4V.内阻不计,S1是单刀掷开关.S2是单刀双掷开关. 图5-14 图5-15 (1)根据电路图.请在图5-15中画出连线.将器材连接成实验电路. (2)连接好电路.将开关S2扳到接点a处.接通开关S1.调整滑动变阻器R2使电表A­2的读数是150A,然后将开关S2扳到接点b处.保护R2不变.调节电阻R1.使A2的读数仍为150A.若此时电阻箱各旋钮的位置如图5-16所示.电阻箱的阻值是 Ω.则待测电流表A1的内阻R1= Ω. (3)上述实验中.无论怎样调整滑动变阻器R2的滑动端位置.都要保证两块电流表的安全.在下面提供的四个电阻中.保护电阻R3应选用: . ?A.200kΩ B.20kΩ C.15kΩ D.20Ω (4)下面提供最大阻值不同的四个滑动变阻器供选用.既要满足上述实验要求.又要调整方便.滑动变阻器 是最佳选择. ?A.1kΩ B.5kΩ C.10kΩ D.25kΩ? [例7] 现有一块59C2型的小量程电流表G.满偏电流为50.内阻约为800-850Ω.把它改装成1mA.10mA的两量程电流表.可供选择的器材有: 滑动变阻器R1.最大阻值20Ω,滑动变阻器R­2.最大阻值100kΩ, 电阻箱R′.最大阻值9999Ω,定值电阻R0.阻值1kΩ, 电池E­1.电动势1.5V,电池E2.电动势3V,电池E3.电动势4.5V,.标准电流表A.满偏电流1.5mA, 单刀单掷开关S1和S2,单刀双掷开关S3,电阻丝及导线若干. 所示电路测量表头的内阻.为提高测量精确度.选用的滑动变阻器为 .选用的电池为 . 甲 乙 丙 图5-18 (2)将G改装成两量程电流表.现有两种备选电路.如图5-18所示.图 为合理电路.另一电路不合理的理由是 . (3)将改装后的电流表与标准电流表逐格进行核对.画出所用电路图.图中待核对的电流表符号用 来表示. [例8] (1)一个电压表VA的内阻RA=1000Ω.量程为1.0V.现要利用电阻箱扩大它的量程.改装成量程为3.0V的电压表.改装后.再用一量程为3.0V的精确的电压表VB对改装后的电压表的所有刻度进行校准.除了这两个电压表VA.VB外.还有下列一些器材: 电源E(电动势约为6V.内阻较小) 变阻器R 电阻箱R0 开关S 导线若干 ①如图5-20所示是以上器材和两个电压表VA.VB的实物示意图.试在图中画出连线.连成进行校准时的实验电路. ②图中电阻箱的取值等于 Ω. (2)用上述电压表VB和改装后并已校准过的电压表(以下称之为VC)以及一个开关和一些导线.去测量一个电动势大约为2V的电源的内阻r. ①简要写出测量步骤. ②用测得的量表达r的公式应为r= . 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

(1)伏安法测电阻是中学电学实验的重要组成部分,测量时由于电压表、电流表内阻的影响,我们总是不能同时测出电阻两端电压和通过电流的真实值,使得测量结果存在一定的
系统
系统
(填“系统”或“偶然”)误差.传统的做法是:估计待测电阻的大小,以选择将电流表内接或外接的测量电路.但是这种做法只能够在一定程度上减小上述误差,却不能从根本上消除.现设计出一种以消除上述误差为目的电路来测量电阻.
(2)实验器材:待测电阻Rx,电源E,量程合适的电流表、电压表各一只,滑动变阻器R,电阻箱Rp,开关S1、S2,导线若干.
实验电路如图甲所示.请以笔画线代替导线,将图乙所示的实物图连接成工作电路.
(3)实验步骤:
①先闭合S1,断开S2,调节R和RP,使电流表和电压表示数合理,读出电流表和电压表示数为I1、U1,;
②保持Rp阻值不变,闭合S2,读出电流表和电压表示数为I2、U2
③根据步骤(1)和步骤(2)中的电表示数计算出待测电阻RX的真实阻值为
U
 
1
U
 
2
I
 
2
U
 
1
-I
 
1
U
 
2
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1
-I
 
1
U
 
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(1)伏安法测电阻是中学电学实验的重要组成部分,测量时由于电压表、电流表内阻的影响,我们总是不能同时测出电阻两端电压和通过电流的真实值,使得测量结果存在一定的         (填“系统”或“偶然”)误差.传统的做法是:估计待测电阻的大小,以选择将电流表内接或外接的测量电路.但是这种做法只能够在一定程度上减小上述误差,却不能从根本上消除.现设计出一种以消除上述误差为目的的电路来测量电阻.

   (2)实验器材:待测电阻Rx,电源E,量程合适的电流表、电压表各一只,滑动变阻器R,电阻箱Rp,开关S1、S2,导线若干.

实验电路如图甲所示.请以笔画线代替导线,将图乙所示的实物图连接成工作电路。

(3)实验步骤:

     ①先闭合S1,断开S2,调节R和RP,使电流表和电压表示数合理,读出电流表和电压表示数为I1、U1,;

②保持Rp阻值不变,闭合S2,读出电流表和电压表示数为I2、U2

③根据步骤(1)和步骤(2)中的电表示数计算出待测电阻RX的真实阻值为               

 


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(1)伏安法测电阻是中学电学实验的重要组成部分,测量时由于电压表、电流表内阻的影响,我们总是不能同时测出电阻两端电压和通过电流的真实值,使得测量结果存在一定的______(填“系统”或“偶然”)误差.传统的做法是:估计待测电阻的大小,以选择将电流表内接或外接的测量电路.但是这种做法只能够在一定程度上减小上述误差,却不能从根本上消除.现设计出一种以消除上述误差为目的电路来测量电阻.
(2)实验器材:待测电阻Rx,电源E,量程合适的电流表、电压表各一只,滑动变阻器R,电阻箱Rp,开关S1、S2,导线若干.
实验电路如图甲所示.请以笔画线代替导线,将图乙所示的实物图连接成工作电路.
(3)实验步骤:
①先闭合S1,断开S2,调节R和RP,使电流表和电压表示数合理,读出电流表和电压表示数为I1、U1,;
②保持Rp阻值不变,闭合S2,读出电流表和电压表示数为I2、U2
③根据步骤(1)和步骤(2)中的电表示数计算出待测电阻RX的真实阻值为______1U 2
I 2
U
 1
-I 1
U
 2

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(2010?临沂一模)某学生实验小组在做“测定金属的电阻率”的实验时

①用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图(1)所示.读数为
2.000
2.000
mm.
②用伏安法测金属丝的电阻时,测出了包括(0,0)在内的6组电流I和电压U的值,并已经标在了如图(2)所示的坐标纸上,请用铅笔和直尺在坐标纸上画出合理的图线,并求出该段金属丝的电阻Rx=
5
5
Ω.
③测该金属丝电阻时,可供该实验小组选择的器材如下:
A.量程0.6A,内阻0.5Ω的电流表A1
B.量程3A,内阻0.01Ω的电流表A2
C.量程3V,内阻6kΩ的电压表V1
D.量程15V,内阻30kΩ的电压表V2
E.阻值为0~10Ω的滑动变阻器R
F.4V的蓄电池
G.电键一个,导线若干
在如图(3)方框内,补画出该小组同学测量金属丝电阻Rx的电路图,并标明所选用的电学符号,如A1和A2等.

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(1)像打点计时器一样,光电计时器也是一种研究物体运动情况的常见计时仪器,每个光电门都是由激光发射和接收装置组成.当有物体从光电门通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间.现利用如图1所示装置设计一个“探究物体运动的加速度与合外力、质量关系”的实验,图中NQ是水平桌面、PQ是一端带有滑轮的长木板,1、2是固定在木板上间距为L的两个光电门(与之连接的两个光电计时器没有画出).可以装载钩码的小车上固定着用于挡光的窄片K,让小车从木板的顶端滑下,光电门各自连接的计时器显示窄片K的挡光时间分别为t1和t2

①在某次测量中,用游标卡尺测量窄片K的宽度,游标卡尺如图2所示,则窄片K的宽度d=
8.00×10-3
8.00×10-3
m(已知L>>d),光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为t1=4.0×10-2s,t2=2.0×10-2s;
②用米尺测量两光电门的间距为L=0.40m,则小车的加速度大小a=
0.15
0.15
 m/s2
③某位同学通过测量,把砂和砂桶的重量当作小车的合外力F,作出a-F图线如图3中的实线所示.为了既能改变拉力F,又保证a-F图象是直线,可以进行这样的操做
将车上钩码取下来挂到小桶上
将车上钩码取下来挂到小桶上

(2)已知一个标有“2.4V、0.06A”电学元件的R-U特性如图4所示.某同学想利用下列可供选择的实验器材,设计一个电路验证该元件的电阻R随电压U变化的图象(图5).

可供选择的器材有:
电流表A1(量程100mA,内阻约2Ω)
电流表A2(量程0.3A,内阻约0.3Ω)
电压表V1(量程1V,内阻500Ω)
电压表V2(量程15V,内阻1kΩ)
定值电阻R1(电阻为1kΩ)
定值电阻R2(电阻为10kΩ)
滑动变阻器R0(0-10Ω,2A)
电池(电动势为3V,内阻很小)
导线若干和开关S一个
①利用实验电路测量时,该同学为了提高准确度,测量了多组数据.他在实验中应选用电流表
A1
A1
,电压表
V1
V1
,定值电阻
R1
R1
(填所选器材的符号).
②在图5方框内画出该同学的实验电路图.
③在实验过程中,元件正常工作时电压表的示数应为
1.08
1.08
V.

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同步练习册答案